Los pandas alcanzan su madurez sexual entre los cinco y los siete años de edad.
La época de reproducción se desarrolla durante la primavera (de mediados marzo a mediados de mayo). Durante esta época de dos a cinco machos pueden competir por una hembra fértil. Cuando un macho se destaca sobre el resto obtiene el derecho a copular con la hembra. El tiempo de cópula es corto y va de los 30 segundos a los 5 minutos, pero el macho puede montar a la hembra varias veces para asegurar el éxito de la fecundación. Suelen ser ruidosas, acompañadas por gemidos y alaridos.
La gestación del embrión (que puede pesar entre 90 y 130 g, lo que representa 1/900 parte del peso de la madre) dura, en promedio, 135 días. Normalmente nacen una o dos crías, si se diera el segundo caso, la madre optará por continuar la crianza de sólo una de ellas (la que note con mayores probabilidades de sobrevivir). La cría rechazada es abandonada y muere. Este comportamiento, observado en varias especies, se da cuando le es imposible a la madre cuidar de varias crías, por lo que elige a la más apta (aún no se conoce cómo realiza la madre esta selección, pero está siendo estudiado por los científicos).
Al nacer la cría es ciega y su piel tiene una coloración rosada (producto de una reacción química entre la piel del recién nacido y la saliva de su madre), un mes después del nacimiento el panda adquirirá su tradicional pigmentación.
La madre amamantará a su cría entre 6 y 14 veces por día por un lapso de 30 minutos cada vez. Solamente por tres o cuatro horas abandonará a su cría para procurarse alimento, durante este tiempo la cría queda indefensa. Aunque la cría de panda sea capaz de ingerir pequeñas cantidades de bambú desde los seis meses el destete se produce al año de vida.
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